과학연구

자기적특성제고를 위한 스트론티움계훼리트영구자석의 제조방법

 2020.8.14.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《과학기술을 확고히 앞세우고 과학기술과 생산을 밀착시키며 경제건설에서 제기되는 모든 문제들을 과학기술적으로 풀어나가는 기풍을 세워 나라의 경제발전을 과학기술적으로 확고히 담보하여야 합니다.》

영구자석재료는 현실에서 없어서는 안될 재료이며 특성이 높은 영구자석재료를 자체로 개발하는것은 매우 절실한 문제로 나서고있다.

현재 훼리트영구자석은 많은 분야에서 광범히 응용되고있는데 자동차, 가정용전기제품, 항공우주 등 여러 분야들의 급속한 발전과 함께 응용범위가 넓어지고있다.

스트론티움계훼리트영구자석은 제조공정이 간단하면서도 특성이 좋은것으로 알려져있으며 제조조건이나 첨가물과 같은 여러가지 인자들을 고려하여보다 높은 자기적특성을 얻기 위한 연구사업이 활발히 벌어지고있다.

우리는 전통적인 사기제조법을 그대로 리용하면서 자기적특성제고에 미치는 요인들을 고려하여 제조공정과 첨가제의 영향을 분석하고 자기적특성이 높은 훼리트영구자석제조방법을 확립하였다.

스트론티움계훼리트의 출발조성을 Sr1-xLaxFe2nO19로 정하고 가장 합리적인 La치환량은 x=0.3이라는것을 밝혔다. 훼리트영구자석의 중요한 자기적특성량들인 잔류자화와 보자력은 x=0.3에서 최대값을 가지고 그 이상에서는 감소하는 경향성을 가진다.

소성조건, 소결조건 등 제조공정의 여러 조건들의 영향을 고찰한데 기초하여 높은 자기적특성을 가진 영구자석개발을 위한 제조공정을 확립하였다. 합리적인 소성조건은 1 200℃에서 2h 소성할 때 자기적특성량들이 최적값을 가진다는것을 밝혔다. 이때 합리적인 온도상승속도는 100℃/h이다. 최적분쇄조건은 행성식볼분쇄장치에서 원료, 강구, 분쇄매질의 비를 1:10:2로 한 조건에서 4h동안 분쇄하는것인데 그때 평균립도는 0.9㎛범위에 있다. 스트론티움계훼리트에서 자기적특성량들은 소결조건에 따라 크게 변하며 가장 합리적인 소결온도는 1 260℃, 소결시간은 2h이라는것을 밝혔다.

스트론티움계훼리트의 특성에 미치는 첨가제의 영향을 고찰하고 고성능스트론티움계훼리트영구자석을 제조하기 위한 합리적인 복합첨가제를 결정하였다. 자기적특성량제고를 위한 첨가제들을 선택하고 스트론티움계훼리트영구자석의 미시구조 및 자기적특성에 미치는 영향을 고찰하고 그 원인을 밝히였다. 실험을 통하여 복합첨가제의 영향을 고찰한데 기초하여 가장 합리적인 복합첨가제는 CaCO3 0.8질량%, SiO2 0.2질량%, H3BO3 0.3질량%, Al2O3 0.6질량%이라는것을 밝히였다. 이때 자기적특성량들인 잔류자화(Br)는 0.423T, 보자력(Hc)은 264kA/m, 자기에네르기밀도((BH)max)는 34.3kJ/m3이다.

우리는 실험결과로부터 우의 제조방법이 합리적인 방법이라는것을 확증하였다.